熟料產(chǎn)生白心的原因探索和總結(jié)
涇陽(yáng)聲威建材有限公司一期 2500T/D 熟料生產(chǎn)線于 2004 年投產(chǎn)以來(lái),產(chǎn)質(zhì)量年年創(chuàng)新高,但生產(chǎn)的熟料一直存有“夾心料”,顏色呈白色,較為松散,所占體積一般在5-8% 之間,最高可達(dá)到12% 。對(duì)此現(xiàn)象客戶多次進(jìn)行質(zhì)量反饋。我公司高度重視,組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際生產(chǎn),針對(duì)生產(chǎn)的熟料夾有“白心料”事宜,進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和總結(jié)。經(jīng)詢(xún)問(wèn)調(diào)查,“白心料”各水泥廠都會(huì)或多或少遇見(jiàn)類(lèi)似問(wèn)題,且意見(jiàn)不統(tǒng)一,根治不理想等,現(xiàn)將我公司熟料產(chǎn)生“白心料”的原因和解決方案予以簡(jiǎn)述,供同行參考。
1 、形成機(jī)理
眾所周知,在組成熟料的四個(gè)主要氧化物氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵中,除氧化鐵會(huì)產(chǎn)生顏色外,其余三個(gè)氧化物均為白色。在氧化氣氛下,氧化鐵為黑色,但在還原氣氛下,根據(jù)還原氣氛的強(qiáng)弱所表現(xiàn)出來(lái)的顏色有所不同。比如:黃色、綠色,如果還原氣氛很強(qiáng),甚至可以把三價(jià)鐵還原成金屬鐵,此時(shí)表現(xiàn)為白色。因此,氧化鐵在不同程度的還原氣氛下,可以表現(xiàn)出黃色、綠色或白色等不同的顏色。 即“白心料”與還原氣氛有直接影響。
2 、白心料的表觀性狀
熟料煅燒中存在大量的直徑100-300mm 的球形大塊料,最大甚至達(dá)1000mm 左右。大塊球料外殼為堅(jiān)硬的燒成物,而內(nèi)核則為兩類(lèi)色澤不一的結(jié)構(gòu)物:內(nèi)核為致密型結(jié)構(gòu)的黃色包裹體,即“黃心料”;大多數(shù)為內(nèi)核不堅(jiān)硬而且易碎松散物料,顏色呈灰白土色的“白心料”。
3 、產(chǎn)生的原因認(rèn)識(shí)和分歧意見(jiàn)
業(yè)內(nèi)人士對(duì)白心料的形成原因的分析,且結(jié)論不一,歸納總結(jié)下來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:
分歧意見(jiàn)一:在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,不難發(fā)現(xiàn),“白心料 ”一般是大塊熟料內(nèi)部易產(chǎn)生,質(zhì)地疏散,且干法線用的是白生料配料燒制,一般情況下,理所當(dāng)然判定為“夾生料”。
我公司分析結(jié)論:經(jīng)取樣化驗(yàn)(見(jiàn)表 1 ),可以很容易看出,“白心料”是經(jīng)過(guò)高溫煅燒,且經(jīng)過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)生成的熟料,具有熟料的各種物理化學(xué)性能,比窯內(nèi)竄出的生料相比,游離鈣和燒失量均低于“夾生料”,色澤和粒徑均不相同。因此,不是我們認(rèn)為的“夾生料”現(xiàn)象。
表 1 正常熟料和“白心料 ” 樣品化學(xué)成分比對(duì)表
樣品 |
LOSS |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
∑ |
KH |
SN |
IM |
f-CaO |
熟料 |
0.5 |
22.12 |
4.83 |
3.67 |
65.19 |
2.03 |
98.34 |
0.882 |
2.65 |
1.33 |
1.37 |
白心料 |
0.65 |
22.21 |
4.60 |
3.83 |
64.67 |
2.35 |
99.05 |
0.896 |
2.63 |
1.20 |
4.41 |
注:1 、以上數(shù)據(jù)是生產(chǎn)低堿熟料時(shí)制樣分析, R2O=0.5095% ,表觀分解率=90% 。
2 、上述兩個(gè)樣品是同時(shí)取樣,篩選后分析化驗(yàn)結(jié)果。
從上表數(shù)據(jù)可看出,兩組樣品化學(xué)成分基本相近,雖“白心料”中游離鈣達(dá) 4.41% ,但也說(shuō)明物料在窯內(nèi)已充分固相反應(yīng),物料在液相反應(yīng)中仍然 C2S 吸收CaO,變成 C3S 不充分,我認(rèn)為“白心料”是經(jīng)過(guò)煅燒但沒(méi)有完全燒熟之故,但又不是“夾生料”,從燒失量指標(biāo)即可斷定。
沒(méi)有正常熟料強(qiáng)度高,強(qiáng)度貢獻(xiàn)值僅是正常熟料的 74.39% ,游離鈣較高,雖對(duì)整體熟料強(qiáng)度會(huì)有所下降,但“白心料”也并不是熟料的無(wú)效成份(見(jiàn)表2)。
表 2 正常熟料與白心料的部分物理性能指標(biāo)對(duì)比表
內(nèi) 容 |
比表面積 |
3天抗壓強(qiáng)度 MPa |
28天抗壓強(qiáng)度MPa |
安定性 |
同期熟料 |
350 |
23.1 |
48.8 |
合格 |
白心料 |
355 |
22.6 |
42.4 |
疏松 |
正常熟料 |
342 |
28 |
57 |
合格 |
注: 1 、同期熟料指正常取樣,此樣本中含有少量白心料。
2 、白心料指專(zhuān)門(mén)挑選出白心料,進(jìn)行制樣。
3 、正常熟料指生產(chǎn)正常區(qū)間,無(wú)白心料時(shí)期熟料的綜合樣。
分歧意見(jiàn)二:在熟料煅燒過(guò)程中,如果通風(fēng)不良,就會(huì)產(chǎn)生還原氣氛,此時(shí)在燒成帶熟料中的氧化鐵就會(huì)表現(xiàn)出黃色、綠色或白色,熟料也就變成相應(yīng)的顏色。但是熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后,由于空氣中含氧量提高,往往變成氧化氣氛,此時(shí)熟料中的低價(jià)氧化鐵就慢慢被氧化成三價(jià)鐵,又重新變成了黑色,但是由于此時(shí)熟料已經(jīng)結(jié)粒,氧氣擴(kuò)散到熟料內(nèi)部比較困難,而且熟料溫度下降得很快,這樣就形成了熟料顆粒外表黑色,內(nèi)部白色。
我公司分析結(jié)論:我公司試驗(yàn)結(jié)果表明,并非主要成因,因?yàn)榇髩K熟料顆粒拿到室外,用風(fēng)稿打散,分別進(jìn)行水冷和風(fēng)冷,熟料仍是白心或黃心料。個(gè)人認(rèn)為:未燃燼的煤粉落入熟料中繼續(xù)燃燒,在進(jìn)入燒成帶時(shí)逐漸包裹,體積變大,由于在熟料煅燒中是高溫缺氧狀態(tài),煤很容產(chǎn)生大量的CO,造成熟料中的三氧化二鐵發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生白心料。
分歧意見(jiàn)三:正常生產(chǎn)中,部分公司生產(chǎn)出的熟料或多或少的出現(xiàn)白心料,產(chǎn)質(zhì)量也較理想,不可能我公司窯一直處于還原氣氛下煅燒。
我公司分析結(jié)論:一般工藝管理不嚴(yán)格的企業(yè),未確定窯的理想熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量(文獻(xiàn)1),為爭(zhēng)取產(chǎn)量最大化,過(guò)度發(fā)揮窯的產(chǎn)能,窯熱工制度抗風(fēng)險(xiǎn)能力變差,當(dāng)質(zhì)量有所惡化時(shí),采取增加頭煤,加以改善,但長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有減下來(lái),或采取降窯速,從而改變窯氧含量和填充率,為還原氣氛產(chǎn)生創(chuàng)造了條件,從而進(jìn)一步影響及窯皮的平整度,長(zhǎng)厚窯皮和結(jié)圈等工藝事故,形成白心料就不能避免了。
4 、解決措施和效果
1 )、加強(qiáng)工藝管理工作。嚴(yán)格操作規(guī)程,三班統(tǒng)一操作,均衡穩(wěn)定的生產(chǎn),每月進(jìn)行一次熱工參數(shù)和配料方案優(yōu)化。根據(jù)生產(chǎn)原始臺(tái)帳,找出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗的區(qū)間,生產(chǎn)參數(shù)和配料方案及其原燃材料成分進(jìn)行分析和總結(jié),便于進(jìn)一步反饋和指導(dǎo)生產(chǎn)開(kāi)展。
2 )、進(jìn)一步核實(shí)噴煤管技術(shù)參術(shù)性能。噴煤管購(gòu)進(jìn)后,首先應(yīng)對(duì)每個(gè)風(fēng)道的橫截面積進(jìn)行計(jì)算,同一次風(fēng)機(jī)實(shí)際作功,產(chǎn)生的風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算出各出道的風(fēng)速,是否能達(dá)到設(shè)計(jì)制造廠家的或理論的技術(shù)參術(shù)性能,風(fēng)速過(guò)大的應(yīng)予以放風(fēng)處理,保證煤管火焰的渦流和高推力,為建立良好熱工制度創(chuàng)造前提條件。
3 )、明確噴煤管的定位。 提高燃燒器角度和增加內(nèi)風(fēng),噴煤管一般情況下調(diào)節(jié)水平位置低3度,讓煤灰在落入熟料時(shí)燃盡,但操作不好時(shí),往往容易燒耐火磚,造成局部高溫點(diǎn)。
4 )、加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)中的適宜性分析。在實(shí)際生產(chǎn)中,企業(yè)為降低成本或大宗原燃材料品位較低等實(shí)際情況,劣質(zhì)煤或劣質(zhì)原燃材料進(jìn)入生產(chǎn)線,采取均化處理后,仍須加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)過(guò)程中適宜性分析總結(jié),及時(shí)調(diào)整配料方案,保證熟料的產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)我公司實(shí)際生產(chǎn)小結(jié),煤發(fā)熱量越低,鋁氧率必須控制在低水平運(yùn)行。
5 )、加強(qiáng)原燃材料成分的控制。我公司曾經(jīng)因銅礦渣鐵含量下降,造成大量熟料產(chǎn)生白心料。經(jīng)分析定性為:銅礦渣含有氟化鈣,具有礦化劑的性能,因品位低,配比時(shí)摻入量相應(yīng)提高,造成易結(jié)大塊和厚窯皮,產(chǎn)生“白心料”。在一次銅礦渣供應(yīng)不足的情況下,更換成低品位的鐵礦石,其它控制指標(biāo)未變,煅燒出的熟料呈墨綠色,解決了白心料現(xiàn)象。進(jìn)一步推定了,工業(yè)廢渣含有或多或少的礦化物,可降低熟料低固融點(diǎn)溫度,是造成白心料的一大主要因素。
我公司經(jīng)在上述五個(gè)方面的工作加強(qiáng),取得了較好的防范和處理效果。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,游離鈣合格率得到進(jìn)一步提高,從 73% 提高到 87% ,增強(qiáng)了安定性。熟料 3 天和 28 天抗壓強(qiáng)度分別由 24MPa 和 48MPa 提高到 28MPa 和 57MPa ,大幅增加了水泥中混合材的摻加量,給公司帶來(lái)了效益。
5 、結(jié)論
1 、還原氣氛是造成熟料夾有白心料的真實(shí)原因。一般在熱工制度不穩(wěn)定(如:頭煤過(guò)多,長(zhǎng)厚窯皮,結(jié)圈結(jié)蛋,窯速頻繁調(diào)整,頻繁踏料,窯爐風(fēng)不匹配等)狀態(tài)下,熟料粒徑大,不均齊,極易產(chǎn)生白心料,嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量和二次風(fēng)溫,操作困難,合格率低,煤耗較高,必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)分析調(diào)整。
2 、白心料對(duì)熟料安定性和強(qiáng)度的影響隨白心料的增加而惡化,生產(chǎn)過(guò)程中必須高度重視此現(xiàn)象。在良好的熱工制度下,即使產(chǎn)生少量的白心料,對(duì)熟料強(qiáng)度和安定性不會(huì)造成過(guò)大影響,僅是色澤問(wèn)題,不必過(guò)于擔(dān)心。但應(yīng)做好相應(yīng)的記錄,分析原因,做到白心料不在增加。
3 、必須積極、高度關(guān)度原燃材料的指標(biāo)變化情況,“生在料上,死在窯上”說(shuō)明了實(shí)踐是檢驗(yàn)認(rèn)知的唯一手段。因此,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析工具,反求原燃材料的控制指標(biāo)是指導(dǎo)和處理生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題有效有手段,具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
4 、超產(chǎn)因根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況,定出窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高限,即窯理想熟料產(chǎn)量(文獻(xiàn) 1 ),不能隨意性的一次次創(chuàng)出臺(tái)產(chǎn)新高,均衡穩(wěn)定才是生產(chǎn)之根本,也是杜絕“白心料”的有效途徑。
(引用文獻(xiàn)1) 李昌勇 劉龍 預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯的理想熟料產(chǎn)量分析
全國(guó)第四屆懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集 P-263
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